(57)【要約】【課題】  本発明は、ホットスポット現象が発生したときに充填材用樹脂の白濁を抑制することができる太陽電池モジュール用充填材を提供することを主目的とする。【解決手段】  上記目的を達成するために、本発明は、エチレン性不飽和シラン化合物および重合用ポリエチレンを重合させてなるシラン変性樹脂を含む充填材用樹脂と、上記充填材用樹脂中に分散された核剤とを含有することを特徴とする太陽電池モジュール用充填材を提供する。【選択図】  無し【特許請求の範囲】
【請求項１】
エチレン性不飽和シラン化合物および重合用ポリエチレンを重合させてなるシラン変性樹脂を含む充填材用樹脂と、前記充填材用樹脂中に分散された核剤とを含有することを特徴とする太陽電池モジュール用充填材。
【請求項２】
前記核剤が０．０００５重量％〜２重量％の範囲内で含有されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール用充填材。
【請求項３】
前記核剤がソルビトール系核剤であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽電池モジュール用充填材。
【請求項４】
前記充填材用樹脂が、さらに添加用ポリエチレンを含有することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載の太陽電池モジュール用充填材。
【請求項５】
前記充填材用樹脂中に含まれるポリエチレンの平均密度が、０．８９０ｇ／ｃｍ３〜０．９３５ｇ／ｃｍ３の範囲内であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかの請求項に記載の太陽電池モジュール用充填材。
【請求項６】
前記充填材用樹脂が、密度が０．８９０ｇ／ｃｍ３〜０．９３０ｇ／ｃｍ３の範囲内であるポリエチレンを含有することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかの請求項に記載の太陽電池モジュール用充填材。
【請求項７】
Ｓｉ（珪素）が、重合Ｓｉ量として８ｐｐｍ〜３５００ｐｐｍの範囲内で含有されていることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかの請求項に記載の太陽電池モジュール用充填材。
【請求項８】
さらに光安定化剤、紫外線吸収剤、および熱安定化剤からなる群から選ばれる少なくとも１種の添加剤を含有することを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれかの請求項に記載の太陽電池モジュール用充填材。
【請求項９】
前記太陽電池モジュール用充填材を厚みが４００±１０μｍのシート状としたとき、波長１５０００ｎｍ〜２５０００ｎｍの範囲内における平均赤外線透過率が４０％以上であることを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれかの請求項に記載の太陽電池モジュール用充填材。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれかの請求項に記載の太陽電池モジュール用充填材を用いた表側充填材層を有し、前記表側充填材層のゲル分率が３０％以下であることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項１１】
エチレン性不飽和シラン化合物および重合用ポリエチレンを重合させてなるシラン変性樹脂を含む充填材用樹脂と、前記充填材用樹脂中に分散された核剤とを含有する太陽電池モジュール用充填材の製造方法であって、前記核剤および添加剤の少なくともいずれか一方と、密度が０．８９０ｇ／ｃｍ３〜０．９３０ｇ／ｃｍ３の範囲内であるポリエチレンとを含有するマスターバッチを用いることを特徴とする太陽電池モジュール用充填材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュールに用いられる太陽電池モジュール用充填材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題に対する意識の高まりから、クリーンなエネルギー源としての太陽電池が注目されている。
太陽電池素子は単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いて作製することが多い。このため太陽電池素子は物理的衝撃に弱く、また屋外に太陽電池を取り付けた場合に雨などからこれを保護する必要がある。また、太陽電池素子１枚では発生する電気出力が小さいため、複数の太陽電池素子を直並列に接続して、実用的な電気出力が取り出せるようにする必要がある。このため複数の太陽電池素子を接続し透明基板および充填材で封入して太陽電池モジュールを作製することが通常行われている。一般に太陽電池モジュールは、透明前面基板、充填材、太陽電池素子、充填材および裏面保護シート等を順次積層し、これらを真空吸引して加熱圧着するラミネーション法等を利用して製造される。
【０００３】
現在、充填材としては、その加工性、施工性、製造コスト、その他等の観点から、厚さ１００μｍ〜１５００μｍのエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）が、最も一般的なものとして使用されている。しかしながら、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂からなる充填材は、太陽電池素子との接着強度が必ずしも十分ではなく、長時間使用により剥離を生じる等の問題があった。そこで、充填材に接着性を付与する方法として、樹脂にシラン化合物を重合させる方法が提案されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
屋外に設置された太陽電池モジュールでは、発電中の太陽電池モジュールの複数の太陽電池素子のうち、ある１つの太陽電池素子が何かの影になって発電が不十分になった場合、この太陽電池素子は抵抗となる。このときこの太陽電池素子の両電極にはその抵抗値と流れる電流との積の電位差が発生する。すなわち、太陽電池素子に逆方向のバイアス電圧がかかることとなり、この太陽電池素子は発熱するようになる。このような現象はホットスポットと呼ばれている。
【０００５】
そして、ホットスポット現象が発生して太陽電池素子の温度が上昇すると、これに伴い充填材の温度も上昇する。外気温が下がると太陽電池モジュールの温度、すなわち太陽電池素子や充填材の温度が下降するが、外気温は徐々に下がるため、ホットスポット現象の発生により温度が上昇した充填材は徐々に冷却される、すなわち徐冷される。
充填材として上述した樹脂にシラン化合物を重合させた重合体樹脂を用いた場合には、徐冷されると充填材中で結晶が成長し、充填材の一部が白濁して、外観が著しく損なわれる。
【０００６】
ホットスポット現象が発生したときの太陽電池モジュールの温度上昇を抑制する方法としては、例えば太陽電池モジュールの裏面側に表面が凹凸状の熱放射率の高いフィルムを設けることや太陽電池モジュールの周囲に配設されるモジュール枠に通風口を設けることが提案されている（例えば特許文献３参照）。また、裏面側充填材にアルミナやジルコニアなどの熱伝導率を大きくする粒子を含有させることで、ホットスポット現象が発生したときでも太陽電池モジュール内部の熱伝導率を向上させて太陽電池素子の温度上昇を抑制する方法が提案されている（例えば特許文献４参照）。太陽電池モジュールや太陽電池素子の温度上昇を抑えることができれば、結果的に充填材の温度上昇も抑えられるので、充填材の白濁を抑制することが可能であると考えられる。しかしながら、いずれの特許文献においてもホットスポット現象の発生に伴う充填材の白濁を防止することについては述べられていない。
【０００７】
また、従来の充填材としては上述したようにエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂が中心であり、接着性のよい、樹脂にシラン化合物を重合させた共重合体樹脂を用いた充填材の白濁防止についての提案はあまり行われていないのが現状である。
【０００８】
【特許文献１】特公昭６２−１４１１１号公報
【特許文献２】特開２００４−２１４６４１号公報
【特許文献３】特開平６−１８１３３３号公報
【特許文献４】特開２００４−３２７６３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ホットスポット現象が発生したときに充填材用樹脂の白濁を抑制することができる太陽電池モジュール用充填材を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、エチレン性不飽和シラン化合物と重合用ポリエチレンとを重合させてなるシラン変性樹脂を含む充填材用樹脂と、上記充填材用樹脂中に分散された核剤とを含有することを特徴とする太陽電池モジュール用充填材を提供する。
【００１１】
本発明によれば、太陽電池モジュール用充填材が核剤を含有し、核剤が充填材用樹脂中に分散されているので、ホットスポット現象などで温度変化があった場合でも、核剤が小さい結晶を多数形成するため結晶の成長を妨げるので、充填材用樹脂の白濁を抑制することが可能である。したがって、本発明の太陽電池モジュール用充填材を用いることにより、外観の美しい太陽電池モジュールとすることができる。また、本発明の太陽電池モジュール用充填材を用いて太陽電池モジュールを作製する場合、太陽電池モジュール用充填材が核剤を含有するので、ラミネートの際に充填材用樹脂の熱収縮が起こりにくく、モジュール加工性を向上させることができる。さらに、本発明の太陽電池モジュール用充填材はシラン変性樹脂を含有しており、このシラン変性樹脂は透明前面基板や裏面保護シート等との密着性に優れ、かつ主鎖がポリエチレンからなるものであることから有害なガスを発生させず作業環境を悪化させないという利点を有する。
【００１２】
上記発明においては、上記核剤が０．０００５重量％〜２重量％の範囲内で含有されていることが好ましい。核剤の含有量が少なすぎると、充填材樹脂の白濁抑制効果が十分に得られない場合があり、また核剤の含有量が多すぎると、太陽電池モジュールとした際に透明前面基板や裏面保護シートまたは太陽電池素子との密着性が低下したり、充填材用樹脂中での分散性が悪くなったり、経済的に不利になる場合があるからである。さらに、核剤の含有量が多すぎると、赤外線透過率が低下し、すなわち熱線の吸収性が低下し吸熱性が高くなる場合があり、太陽電池モジュール内部の温度が上昇しやすくなるおそれがあるからである。
【００１３】
また本発明においては、上記核剤がソルビトール系核剤であることが好ましい。
【００１４】
さらに本発明においては、上記充填材用樹脂が、さらに添加用ポリエチレンを含有することが好ましい。上記シラン変性樹脂はコストが高いため、添加用ポリエチレンを含有することが好ましいのである。
【００１５】
さらに本発明においては、上記充填材用樹脂中に含まれるポリエチレンの平均密度が、０．８９０ｇ／ｃｍ３〜０．９３５ｇ／ｃｍ３の範囲内であることが好ましい。充填材用樹脂中に含まれるポリエチレンの平均密度が上記範囲のように低いものであれば、温度変化によるポリエチレンの結晶化が妨げられるので、充填材用樹脂の白濁を効果的に抑制することができるからである。
【００１６】
また本発明においては、上記充填材用樹脂が、密度が０．８９０ｇ／ｃｍ３〜０．９３０ｇ／ｃｍ３の範囲内であるポリエチレンを含有することが好ましい。このような低密度のポリエチレンを含有することにより、充填材用樹脂中に含まれるポリエチレンの平均密度を低くすることができるので、温度変化によるポリエチレンの結晶化を妨げることができ、充填材用樹脂の白濁を効果的に抑制することができるからである。
【００１７】
またさらに本発明においては、Ｓｉ（珪素）が、重合Ｓｉ量として８ｐｐｍ〜３５００ｐｐｍの範囲内で含有されていることが好ましい。上述したように、シラン変性樹脂を含有することにより透明前面基板や裏面保護シート等との密着性が高くなるので、重合Ｓｉ量が上記範囲に満たない場合はガラス等との密着性が不足し、上記範囲を超える場合はガラス等との密着性は変わらずコスト高となると考えられるからである。
【００１８】
また本発明の太陽電池モジュール用充填材は、さらに光安定化剤、紫外線吸収剤、および熱安定化剤からなる群から選ばれる少なくとも１種の添加剤を含有してもよい。これらの添加剤を含有することで、長期にわたり安定した機械強度、接着強度、黄変防止、ひび割れ防止、優れた加工適性を得ることができるからである。
【００１９】
さらに本発明の太陽電池モジュール用充填材を厚みが４００±１０μｍのシート状としたとき、波長１５０００ｎｍ〜２５０００ｎｍの範囲内における平均赤外線透過率が４０％以上であることが好ましい。太陽光の輻射熱や太陽電池の発電時に発生する熱等により太陽電池素子の温度が上昇するとその温度特性から発電効率が低下する場合があるが、太陽電池モジュール用充填材の平均赤外線透過率が上記範囲のように比較的高ければ、赤外線（熱線）の吸収性、すなわち吸熱性が低いことになり、太陽電池モジュール内部の温度上昇を抑えることができるからである。
【００２０】
また本発明は、上述した太陽電池モジュール用充填材を用いた表側充填材層を有し、上記表側充填材層のゲル分率が３０％以下であることを特徴とする太陽電池モジュールを提供する。本発明の太陽電池モジュールは、上述した太陽電池モジュール用充填材を用いた表側充填材層を有するので、表側充填材層と透明前面基板や太陽電池素子との密着性が良く、外観の美しいものとすることができる。また、表側充填材層のゲル分率を上記範囲とすることにより、太陽電池モジュールを作製する際に短時間でのシールが可能となり、さらに加熱処理等が不要になる。さらに、ゲル分率が低いので、加熱によって容易に表側充填材層を軟化・溶融させることができ、これにより、例えば太陽電池モジュールに用いられている太陽電池素子や透明前面基板等の再利用が可能となる。
【００２１】
さらに本発明は、エチレン性不飽和シラン化合物および重合用ポリエチレンを重合させてなるシラン変性樹脂を含む充填材用樹脂と、上記充填材用樹脂中に分散された核剤とを含有する太陽電池モジュール用充填材の製造方法であって、上記核剤および添加剤の少なくともいずれか一方と、密度が０．８９０ｇ／ｃｍ３〜０．９３０ｇ／ｃｍ３の範囲内であるポリエチレンとを含有するマスターバッチを用いることを特徴とする太陽電池モジュール用充填材の製造方法を提供する。
【００２２】
本発明においては、太陽電池モジュール用充填材に核剤を添加するだけでなく、マスターバッチに密度が比較的低いポリエチレンを用いるので、ホットスポット現象などで温度変化があった場合でも、核剤が小さい結晶を多数形成して結晶の成長を妨げるとともに、低密度のポリエチレンを含有することにより充填材用樹脂中に含まれるポリエチレンの平均密度が低くなり、ポリエチレンの結晶化を妨げることができるので、白濁しにくい太陽電池モジュール用充填材を製造することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明においては太陽電池モジュール用充填材が核剤を含有するので、ホットスポット現象などで温度変化があった場合でも、充填材用樹脂の白濁を抑制することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の太陽電池モジュール用充填材、およびこれを用いた太陽電池モジュール、ならびに太陽電池モジュール用充填材の製造方法について説明する。
【００２５】
Ａ．太陽電池モジュール用充填材
まず、本発明の太陽電池モジュール用充填材について説明する。
本発明の太陽電池モジュール用充填材は、エチレン性不飽和シラン化合物と重合用ポリエチレンとを重合させてなるシラン変性樹脂を含む充填材用樹脂と、上記充填材用樹脂中に分散された核剤とを含有することを特徴とするものである。
【００２６】
本発明においては、太陽電池モジュール用充填材が核剤を含有し、核剤が充填材用樹脂中に分散されているので、ホットスポット現象などで発生した熱により温度が上昇し、その後、外気温の降下などで冷却された場合のように温度変化があった場合でも、核剤が小さい結晶を多数形成するため結晶の成長を妨げるので、その結果、充填材用樹脂の白濁を抑制することができる。特に、太陽電池モジュール用充填材の温度が上昇し、その後に徐々に冷却された場合に、充填材用樹脂の白濁を効果的に抑制することができる。また、充填材用樹脂の白濁が抑制されるので、温度変化による白濁差が観察されにくい。すなわち、温度が上昇した太陽電池モジュール用充填材が冷却された場合のヘイズ（曇度）の上昇が抑制されるので、本発明の太陽電池モジュール用充填材は温度の変化によるヘイズの変化が少ない。したがって、外観が損なわれにくいのである。
【００２７】
さらに、本発明の太陽電池モジュール用充填材を用いて太陽電池モジュールを作製する際には、例えば透明前面基板、太陽電池モジュール用充填材、太陽電池素子、太陽電池モジュール用充填材および裏面保護シート等を順次積層してこれらを一体とし真空吸引して加熱圧着するラミネートが行われるが、太陽電池モジュール用充填材が核剤を含有するので、上記ラミネートの際に充填材用樹脂の熱収縮が起こりにくく、モジュール加工性を向上させることができる。
【００２８】
また、本発明の太陽電池モジュール用充填材はシラン変性樹脂を含有しており、上記のようなシラン変性樹脂は、透明前面基板や裏面保護シート、例えばガラス等との密着性に優れ、かつ主鎖がポリエチレンからなるものであることから有害なガスを発生させず、作業環境を悪化させないという利点を有する。
以下、本発明の太陽電池モジュール用充填材の各構成について説明する。
【００２９】
１．核剤
本発明に用いられる核剤は、充填材用樹脂の白濁を抑制するものであり、小さい結晶を多数形成する作用をなす。この核剤としては、後述する充填材用樹脂の透明性改善の目的で使用されるものであれば特に限定されるものではなく、例えばソルビトール系核剤、カルボン酸系核剤、有機リン酸系核剤などを挙げることができる。
【００３０】
ソルビトール系核剤としては、例えばジベンジリデンソルビトール、またはその誘導体が挙げられ、具体的には１，３，２，４−ジ（メリルベンジリデン）ソルビトール、１，３−クロルベンジリデン−２，４−メチルベンジリデンソルビトール、１，３，２，４−ジベンジリデンソルビトール、１，３，２，４−ジ（ｐ−メチルベンジリデン）ソルビトール、１，３，２，４−ジ（ｐ−エチルベンジリデン）ソルビトール、１，３：２，４−ビス−Ｏ−ジメチルベンジリデン−Ｄ−ソルビトール等を用いることができる。
カルボン酸系核剤としては、例えば脂肪族カルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、芳香族カルボン酸もしくは芳香族ジカルボン酸の金属塩、またはそれらのアルキル核置換誘導体の金属塩が挙げられ、具体的にはステアリン酸、アジピン酸もしくはセバチン酸のナトリウム塩、カルシウム塩、またはアルミニウム塩、あるいは、安息香酸のナトリウム塩またはパラ−第３ブチル−安息香酸のアルミニウム塩等を用いることができる。
有機リン酸系核剤としては、例えばビス（２，４，８，１０−テトラ−tert−ブチル−６−ヒドロキシ−１２Ｈ−ジベンゾ［ｄ，ｆ］［１，３，２］ジオキサフォスシン−６−オキシド）水酸化アルミニウム塩等が挙げられる。
また、上記核剤としては、例えばゼオライト、シリカ、タルク、ハイドロタルサイト等を用いることもできる。
これらの核剤は、単独または混合物として使用することができる。
【００３１】
上記の中でも、本発明においてはソルビトール系核剤が好適に用いられる。さらに、上記ソルビトール系核剤の中でも、１，３：２，４−ビス−Ｏ−ジメチルベンジリデン−Ｄ−ソルビトールが好ましい。
【００３２】
上記核剤は、太陽電池モジュール用充填材中に０．０００５重量％〜２重量％の範囲内で含有されていることが好ましく、より好ましくは０．００１重量％〜０．４５重量％の範囲内、最も好ましくは０．００５重量％〜０．２５重量％の範囲内で含有される。核剤の含有量が少なすぎると、充填材樹脂の白濁抑制効果が十分に得られない場合があるからである。一方、核剤の含有量が多すぎると、太陽電池モジュールとした際に透明前面基板や裏面保護シートまたは太陽電池素子との密着性が低下したり、充填材用樹脂中での分散性が悪くなったり、経済的に不利になる場合があるからである。また、核剤の含有量が多すぎると、赤外線透過率が低下し、すなわち熱線の吸収性が低下し吸熱性が高くなる場合があり、太陽電池モジュール内部の温度が上昇しやすくなるおそれがあるからである。
【００３３】
２．充填材用樹脂
本発明に用いられる充填材用樹脂は、エチレン性不飽和シラン化合物と重合用ポリエチレンとを重合させてなるシラン変性樹脂を含有するものであれば特に限定されるものではないが、さらに添加用ポリエチレンを含有することが好ましい。すなわち、充填材用樹脂がシラン変性樹脂と添加用ポリエチレンとを含有することが好ましい。上記シラン変性樹脂はコストが高いため、添加用ポリエチレンを併用することが好ましいからである。
【００３４】
本発明においては、充填材用樹脂中に含まれるポリエチレンの平均密度が、０．８９０ｇ／ｃｍ３〜０．９３５ｇ／ｃｍ３の範囲内であることが好ましく、より好ましくは０．８９０ｇ／ｃｍ３〜０．９３０ｇ／ｃｍ３の範囲内であり、最も好ましくは０．８９０ｇ／ｃｍ３〜０．９２０ｇ／ｃｍ３の範囲内である。充填材用樹脂中に含まれるポリエチレンの平均密度が上記範囲のように比較的低いものであれば、ホットスポット現象が生じたときなどの温度変化によりポリエチレンが結晶化するのを妨げることができるからである。したがって、温度変化による充填材用樹脂の白濁を効果的に抑制することが可能である。
【００３５】
ここで、充填材用樹脂中に含まれるポリエチレンとは、シラン変性樹脂に用いられる重合用ポリエチレン、および添加用ポリエチレンをいう。後述するように、例えば重合用ポリエチレンとして複数種のポリエチレンが用いられ、添加用ポリエチレンとして複数種のポリエチレンが用いられている場合は、これらの複数種のポリエチレンの平均密度が充填材用樹脂中に含まれるポリエチレンの平均密度となる。
【００３６】
なお、上記平均密度は、充填材用樹脂中に含まれるポリエチレンのそれぞれの密度にそれぞれの含有量比を乗じて平均した値とする。
【００３７】
また、充填材用樹脂は、密度が０．８９０ｇ／ｃｍ３〜０．９３０ｇ／ｃｍ３の範囲内であるポリエチレンを含有することが好ましく、より好ましくは密度が０．８９０ｇ／ｃｍ３〜０．９２８ｇ／ｃｍ３の範囲内であるポリエチレンを含有することが好ましい。充填材用樹脂中に比較的密度の低いポリエチレンが含有されていれば、充填材用樹脂中に含まれるポリエチレンの平均密度を低くすることができるので、温度変化によるポリエチレンの結晶化を妨げることができ、充填材用樹脂の白濁を効果的に抑制することができるからである。
【００３８】
ここで、密度が所定の範囲であるポリエチレンとは、上記の場合と同様に、シラン変性樹脂に用いられる重合用ポリエチレン、および添加用ポリエチレンのうち、密度が所定の範囲であるポリエチレンをいう。例えば重合用ポリエチレンとして複数種のポリエチレンが用いられ、添加用ポリエチレンとして複数種のポリエチレンが用いられている場合は、これらの複数種のポリエチレンのうち、いずれか一つのポリエチレンの密度が上記範囲内であればよい。
【００３９】
このように本発明においては、充填材用樹脂中に含まれるポリエチレンの平均密度が所定の範囲であり、充填材用樹脂が上記の密度が所定の範囲であるポリエチレンを含有することが好ましいのであるが、この充填材用樹脂は、好ましいポリエチレンの平均密度を超えない範囲で比較的密度が高いポリエチレンを含有することができる。
ここで、本発明の太陽電池モジュール用充填材を作製する際、核剤を充填材用樹脂に分散させるが、この核剤を分散させる際には分散性を良くするためにポリエチレンを粉砕する場合がある。高密度のポリエチレンは、低密度のポリエチレンよりも粉砕しやすく加工性に優れることから、低コスト化が図れる。したがって、充填材用樹脂中に含まれるポリエチレンの平均密度が所定の範囲であり、充填材用樹脂が例えば上記の密度が所定の範囲であるポリエチレンと、さらに比較的密度が高いポリエチレンとを含有する場合は、低コストで太陽電池モジュール用充填材を提供することができる。
【００４０】
さらに、添加用ポリエチレンとして複数種のポリエチレンが用いられている場合、上記充填材用樹脂は、添加用ポリエチレンとして、密度が０．８９０ｇ／ｃｍ３〜０．９３５ｇ／ｃｍ３の範囲内である、少なくとも２種類のポリエチレンを含有することが好ましい。本発明の太陽電池モジュール用充填材は、例えば核剤または添加剤、およびポリエチレンを含有するマスターバッチと、樹脂主剤とを加熱溶融することにより作製することができる。この際、例えば上記マスターバッチおよび樹脂主剤の両方に所定の密度のポリエチレンを用いることにより、得られる太陽電池モジュール用充填材の充填材用樹脂中に含まれるポリエチレンの平均密度をより一層低くすることができるので、温度変化によるポリエチレンの結晶化を妨げることができ、充填材用樹脂の白濁をさらに効果的に抑制することが可能である。
【００４１】
以下、充填材用樹脂に含まれるシラン変性樹脂および添加用ポリエチレン、ならびに充填材用樹脂のその他の点について説明する。
【００４２】
（１）シラン変性樹脂
本発明における充填材用樹脂に含まれるシラン変性樹脂は、エチレン性不飽和シラン化合物と重合用ポリエチレンとを重合させてなり、エチレン性不飽和シラン化合物と重合用ポリエチレンとラジカル発生剤とを混合し、高温で溶融、混練し、エチレン性不飽和シラン化合物を重合用ポリエチレンにグラフト重合させることにより得ることができる。
【００４３】
上記シラン変性樹脂に用いられる重合用ポリエチレンとしては、ポリエチレン系のポリマーであれば特に限定されるものではなく、例えば低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、極超低密度ポリエチレン、または直鎖状低密度ポリエチレンが挙げられる。これらのポリエチレンは１種単独で用いてもよく２種以上を併用してもよい。上記の中でも、超低密度ポリエチレン、極超低密度ポリエチレン、および直鎖状低密度ポリエチレンが好ましく用いられる。上述したように、重合用ポリエチレンが低密度のものであれば、充填材用樹脂中に含まれるポリエチレンの平均密度が低くなるので、温度変化によるポリエチレンの結晶化を妨げることができ、充填材用樹脂の白濁をさらに効果的に抑制することができるからである。
【００４４】
また、上記重合用ポリエチレンは、側鎖の多いポリエチレンであることが好ましい。通常、側鎖の多いポリエチレンは密度が低く、側鎖の少ないポリエチレンは密度が高い。したがって、密度の低いポリエチレンが好ましい。重合用ポリエチレンが側鎖の多いポリエチレン、すなわち密度の低いポリエチレンであれば、エチレン性不飽和シラン化合物が重合用ポリエチレンにグラフト重合しやすくなるからである。
【００４５】
上記重合用ポリエチレンの密度は、上述した理由から、０．８９０ｇ／ｃｍ３〜０．９３０ｇ／ｃｍ３の範囲内であることが好ましく、より好ましくは０．８９０ｇ／ｃｍ３〜０．９２８ｇ／ｃｍ３の範囲内である。
【００４６】
一方、上記シラン変性樹脂に用いられるエチレン性不飽和シラン化合物としては、上記重合用ポリエチレンとグラフト重合するものであれば特に限定されるものではなく、例えばビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリプロポキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリブトキシシラン、ビニルトリペンチロキシシラン、ビニルトリフェノキシシラン、ビニルトリベンジルオキシシラン、ビニルトリメチレンジオキシシラン、ビニルトリエチレンジオキシシラン、ビニルプロピオニルオキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、および、ビニルトリカルボキシシランからなる群から選択される少なくとも１種類のものを用いることができる。中でも、ビニルトリメトキシシランが好適に用いられる。
【００４７】
太陽電池モジュール用充填材中のエチレン性不飽和シラン化合物の含有量は、１０ｐｐｍ以上が好ましく、より好ましくは２０ｐｐｍ以上である。本発明においては、上述した重合用ポリエチレンと重合させたエチレン性不飽和シラン化合物を用いることにより、太陽電池モジュール用充填材を用いて太陽電池モジュールとした場合に透明前面基板や裏面シート、例えばガラス等との密着性が実現するものである。上記エチレン性不飽和シラン化合物の含有量が上記範囲に満たない場合は、ガラス等との密着性が不足する。
一方、エチレン性不飽和シラン化合物の含有量は、４０００ｐｐｍ以下が好ましく、より好ましくは３０００ｐｐｍ以下である。上限値は、ガラス等との密着性の観点からは限定されるものではないが、上記範囲を超えるとガラス等との密着性は変わらずコストが高くなる。
【００４８】
上記シラン変性樹脂は、太陽電池モジュール用充填材中に好ましくは１〜８０重量％の範囲内、さらに５〜７０重量％の範囲内で含有されることが好ましい。本発明の太陽電池モジュール用充填材は、上記シラン変性樹脂を含有することによりガラス等との密着性が高くなる。したがって、ガラス等との密着性、かつコストの点から、上記範囲内が好適である。
【００４９】
また、上記シラン変性樹脂は、１９０℃でのメルトマスフローレートが０．５〜１０ｇ／１０分であるものが好ましく、１〜８ｇ／１０分であるものがより好ましい。本発明の太陽電池モジュール用充填材の成形性、および透明前面基板や裏面保護シートとの接着性等に優れるからである。
さらに、上記シラン変性樹脂の融点は、１１０℃以下であることが好ましい。本発明の太陽電池モジュール用充填材を用いた太陽電池モジュールの製造時において、加工性等の面から上記範囲が好適である。
【００５０】
上記シラン変性樹脂に添加するラジカル発生剤としては、例えばジイソプロピルベンゼンヒドロパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ヒドロパーオキシ）ヘキサン等のヒドロパーオキサイド類；ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−パーオキシ）ヘキシン−３等のジアルキルパーオキサイド類；ビス−３，５，５−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ｏ−メチルベンゾイルパーオキサイド、２，４−ジクロロベンゾイルパーオキサイド等のジアシルパーオキサイド類；ｔ−ブチルパーオキシアセテート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシピバレート、ｔ−ブチルパーオキシオクトエート。ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ジ−ｔ−ブチルパーオキシフタレート、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキシン−３等のパーオキシエステル類；メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド類等の有機過酸化物、または、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）等のアゾ化合物等が挙げられる。
【００５１】
上記ラジカル発生剤は、上記シラン変性樹脂中に０．００１重量％以上含まれることが好ましい。上記範囲未満では、エチレン性不飽和シラン化合物と重合用ポリエチレンとのラジカル重合が起こりにくいからである。
【００５２】
なお、本発明に用いられるシラン変性樹脂は、合わせガラス用途にも使用できるものである。合わせガラスは、ガラスとガラスとの間に柔軟で強靭な樹脂等をはさんで加熱圧着して作製されるものであるので、ガラスとの密着性の点から、上記シラン変性樹脂を用いることができる。
【００５３】
（２）添加用ポリエチレン
本発明における充填材用樹脂に含まれる添加用ポリエチレンとしては、上記シラン変性樹脂に用いられる重合用ポリエチレンと同様なものを挙げることができる。本発明においては、添加用ポリエチレンが上記重合用ポリエチレンと同一のポリエチレンであることが特に好ましい。上記シラン変性樹脂はコストが高いため、シラン変性樹脂のみを含む充填材用樹脂で太陽電池モジュール用充填材を構成するよりも、シラン変性樹脂と添加用ポリエチレンとを含む充填材用樹脂で太陽電池モジュール用充填材を構成する方が、コスト的に有利であるからである。
【００５４】
添加用ポリエチレンの含有量は、上記シラン変性樹脂１００重量部に対し、０．０１重量部〜９９００重量部が好ましく、９０重量部〜９，９００重量部がより好ましい。また、上記シラン変性樹脂を２種以上用いる場合には、その合計量１００重量部に対し、添加用ポリエチレンの含有量が上記範囲となることが好ましい。
【００５５】
また、上記添加用ポリエチレンは、１９０℃でのメルトマスフローレートが０．５〜１０ｇ／１０分であるものが好ましく、１〜８ｇ／１０分であるものがより好ましい。本発明の太陽電池モジュール用充填材の成形性等に優れるからである。
さらに、上記添加用ポリエチレンの融点は、１３０℃以下であることが好ましい。本発明の太陽電池モジュール用充填材を用いた太陽電池モジュールの製造時における加工性等の面から上記範囲が好適である。
なお、上記融点は、プラスチックの転移温度測定方法（JIS K 7121）に準拠し、示差走査熱量分析（DSC）により測定した値とする。この際、融点ピークが２つ以上存在する場合は高い温度の方を融点とする。
【００５６】
（３）その他
本発明においては、太陽電池モジュール用充填材中に、Ｓｉ（珪素）が、重合Ｓｉ量として８ｐｐｍ〜３５００ｐｐｍの範囲内で含有されていることが好ましく、より好ましくは１０ｐｐｍ〜３０００ｐｐｍの範囲内、最も好ましくは５０ｐｐｍ〜２０００ｐｐｍの範囲内で含有される。この範囲内で重合Ｓｉ量を含む場合は、透明前面基板や太陽電池素子との密着性を良好に保つことができるからであり、またコスト面からも上述した範囲が好適であるといえる。
【００５７】
ここで、太陽電池モジュール用充填材のみを加熱し燃焼させ灰化することによって重合ＳｉがＳｉＯ２に変換される。よって、上記重合Ｓｉ量は、灰分をアルカリ融解して純水に溶解後定容し、高周波プラズマ発光分析装置（（株）島津製作所製  ICPS8100）を用いてＩＣＰ発光分析法により重合Ｓｉ量の定量を行うことにより測定した値とする。
【００５８】
本発明における充填材用樹脂は、１９０℃でのメルトマスフローレートが０．５〜１０ｇ／１０分であるものが好ましく、１〜８ｇ／１０分であるものがより好ましい。太陽電池モジュール用充填材の成形性、透明前面基板および裏面保護シートとの接着性等に優れるからである。
また、充填材用樹脂の融点は１３０℃以下であることが好ましい。本発明の太陽電池モジュール用充填材を用いた太陽電池モジュールの製造時において、加工性等の面から上記範囲が好適である。また、太陽電池モジュールの構成部材、例えば太陽電池素子や透明前面基板を再利用する場合に、融点がこの程度であれば容易に再利用することができるからである。
なお、上記融点は、上述した方法により測定した値とする。
【００５９】
さらに本発明における充填材用樹脂は、シラン変性樹脂の他に、従来より充填材として用いられている一般的な樹脂を含有していてもよい。具体的には、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）などを用いることができる。このような樹脂をシラン変性樹脂と併用することにより、コスト的に有利になるからである。
【００６０】
３．添加剤
本発明の太陽電池モジュール用充填材は、必要に応じて光安定化剤、紫外線吸収剤、熱安定化剤等の添加剤を含有していてもよい。本発明の太陽電池モジュール用充填材が、上述したシラン変性樹脂を含有し、これに光安定化剤、紫外線吸収剤、熱安定化剤を添加することで長期にわたり安定した機械強度、接着強度、黄変防止、ひび割れ防止、優れた加工適性を得ることができる。
【００６１】
光安定化剤は、充填材用樹脂中の光劣化開始の活性種を捕捉し、光酸化を防止するものである。具体的には、ヒンダードアミン系化合物、ヒンダードピペリジン系化合物などの光安定化剤が挙げられる。
【００６２】
紫外線吸収剤は、太陽光中の有害な紫外線を吸収して、分子内で無害な熱エネルギーへと変換し、充填材用樹脂中の光劣化開始の活性種が励起されるのを防止するものである。具体的には、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、サルチレート系、アクリルニトリル系、金属錯塩系、ヒンダードアミン系、あるいは、超微粒子酸化チタン（粒子径：０．０１μｍ〜０．０６μｍ）および超微粒子酸化亜鉛（粒子径：０．０１μｍ〜０．０４μｍ）等の無機系などの紫外線吸収剤が挙げられる。
【００６３】
熱安定化剤は、充填材用樹脂の酸化劣化を防止するものである。具体的には、トリス（２，４−ジ−tert−ブチルフェニル）フォスファイト、ビス［２，４−ビス（１，１−ジメチルエチル）−６−メチルフェニル］エチルエステル亜リン酸、テトラキス（２，４−ジ−tert−ブチルフェニル）［１，１−ビフェニル］−４，４´−ジイルビスホスフォナイト、および、ビス（２，４−ジ−tert−ブチルフェニル）ペンタエリスリトールジフォスファイト等のリン系熱安定化剤；８−ヒドロキシ−５，７−ジ−tert−ブチル−フラン−２−オンとｏ−キシレンとの反応生成物等のラクトン系熱安定化剤；フェノール系熱安定化剤；アミン系熱安定化剤；硫黄系熱安定化剤などを挙げることができる。また、これらを１種または２種以上を用いることもできる。中でも、リン系熱安定化剤およびラクトン系熱安定化剤を併用して用いることが好ましい。
【００６４】
上記の光安定化剤、紫外線吸収剤、熱安定化剤等の含有量としては、その粒子形状、密度等によって異なるが、太陽電池モジュール用充填材中、０．０１〜５重量％の範囲内であることが好ましい。
【００６５】
４．太陽電池モジュール用充填材
本発明においては、太陽電池モジュール用充填材の密度が、０．８９０ｇ／ｃｍ３〜０．９３５ｇ／ｃｍ３程度であることが好ましく、より好ましくは０．８９０ｇ／ｃｍ３〜０．９３０ｇ／ｃｍ３程度であり、最も好ましくは０．８９０ｇ／ｃｍ３〜０．９２０ｇ／ｃｍ３の範囲内である。上述したように、充填材用樹脂中に含まれるポリエチレンの平均密度が所定の範囲であることが好ましいことから、太陽電池モジュール用充填材全体の密度としては上記範囲内であることが好ましいのである。
【００６６】
なお、上記密度は、JIS K 7112 に規定の密度勾配管法により測定した値とする。具体的には、比重の異なる液体を入れた試験管の中へサンプルを投入し、止まった位置を読み取ることにより密度を測定した。
【００６７】
また、本発明の太陽電池モジュール用充填材を太陽電池モジュールに用いた場合には、太陽電池モジュール用充填材を用いてなる太陽電池モジュール用充填材層が、後述する「Ｂ．太陽電池モジュール」の欄に記載するような低いゲル分率を示すことが好ましく、このためシラン変性樹脂が架橋構造を形成する必要がない。したがって、架橋剤またはシラノール基の縮合反応を促進させる触媒等は特に必要ない。具体的には、太陽電池モジュール用充填材中に、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジオクテート、ジオクチル錫ジラウレートといったシリコーンのシラノール間の脱水縮合反応を促進するシラノール縮合触媒が実質的に含まれていないことが好ましい。ここで、実質的に含まれていないとは、上記充填材用樹脂１００重量部に対して、０．０５重量部以下である場合をいう。
【００６８】
さらに、本発明の太陽電池モジュール用充填材を厚みが４００±１０μｍのシート状としたとき、波長１５０００ｎｍ〜２５０００ｎｍの範囲内における平均赤外線透過率が４０％以上であることが好ましく、より好ましくは６０％以上、さらに好ましくは７０％以上である。太陽光の輻射熱や太陽電池の発電時に発生する熱等により太陽電池素子の温度が上昇するとその温度特性から発電効率が低下する場合があるが、太陽電池モジュール用充填材の赤外線透過率が上記範囲のように比較的高ければ、赤外線（熱線）の吸収性、すなわち吸熱性が低いことになり、太陽電池モジュール用充填材は太陽電池素子が発生した熱を蓄えにくくなるので、太陽電池モジュール内部の温度上昇を抑えることができる。
【００６９】
なお、上記赤外線透過率は、ＦＴ−ＩＲ６１０（日本分光株式会社製）を用いて、赤外分光法により透過法によって赤外吸収スペクトルを測定し、得られた赤外吸収スペクトルの波長１５０００ｎｍ〜２５０００ｎｍにおける１ｎｍ毎の透過率を加算し、平均した値とする。
【００７０】
さらに、太陽電池モジュール用充填材は光線透過性が高いことが好ましい。具体的には、太陽電池モジュール用充填材の全光線透過率が、７０％〜１００％の範囲内であることが好ましく、より好ましくは８０％〜１００％、最も好ましくは９０％〜１００％の範囲内である。
【００７１】
なお、上記全光線透過率は、通常の方法により測定することができ、例えばカラーコンピュータにより測定することができる。
【００７２】
また、太陽電池モジュール用充填材がシート状に成形されたものである場合、その厚みは、５０〜２０００μｍの範囲内であることが好ましく、特に１００〜１２５０μｍの範囲内であることが好ましい。上記範囲より薄い場合はセルを支持することができずセルの破損が生じやすくなり、上記範囲より厚い場合はモジュール重量が重くなり設置時などの作業性が悪いばかりでなく、コスト面でも不利となる場合もあるからである。
【００７３】
なお、本発明の太陽電池モジュール用充填材の製造方法については、後述する「Ｃ．太陽電池モジュール用充填材の製造方法」の欄に記載するので、ここでの説明は省略する。
【００７４】
Ｂ．太陽電池モジュール
次に、本発明の太陽電池モジュールについて説明する。
本発明の太陽電池モジュールは、上述した太陽電池モジュール用充填材を用いた表側充填材層を有し、上記表側充填材層のゲル分率が３０％以下であることを特徴とするものである。
【００７５】
図１は、本発明の太陽電池モジュールの一例を示す概略断面図である。図１に例示するように、複数個の太陽電池素子１が同一平面状に並べられており、太陽電池素子１間には配線電極２および取り出し電極３が配置されている。太陽電池素子１は、その両面が表側充填材層４ａと裏側充填材層４ｂにより狭持されており、表側充填材層４ａの外側には透明前面基板５が積層され、裏側充填材層４ｂの外側には裏面保護シート６が積層されている。この太陽電池モジュールＴはアルミニウムなどの外枠７で固定されていてもよい。本発明においては、表側充填材層４ａに上述した太陽電池モジュール用充填材が用いられる。
【００７６】
本発明においては、上述した太陽電池モジュール用充填材を用いた表側充填材層を有するので、上述した利点を有する太陽電池モジュールとすることができる。具体的には、ホットスポット現象等による温度変化の影響によって太陽電池モジュール用充填材中の充填材用樹脂が白濁するのを抑制することができ、外観が損なわれるのを防ぐことができる。
【００７７】
また、表側充填材層のゲル分率は３０％以下であり、好ましくは１０％以下、中でも０％であることが好ましい。本発明に用いられるシラン変性樹脂は架橋構造を形成しないため、短時間でのシールが可能となり、加熱処理等の後処理が不要となる。また、ゲル分率が上記範囲を超えると、太陽電池モジュール製造時の加工性が低下し、透明前面基板や裏面保護シートとの密着性の改良が認められないこととなる。さらに、ゲル分率が上記範囲を超えると、例えば太陽電池素子や透明前面基板を再生することが困難となるからである。
【００７８】
なお、上記ゲル分率は、（１）表側充填材層を１ｇ秤量し、８０メッシュの金網袋に入れる（２）ソックスレー抽出器内に金網ごとサンプル投入し、キシレンを沸点下において還流させる（３）１０時間連続抽出したのち、金網ごとサンプルごと取出し乾燥処理後秤量し、抽出前後の重量比較を行い残留不溶分の重量％を測定する、ことにより得られた値とする。
【００７９】
表側充填材層は、太陽電池素子と透明前面基板とを接着させる役割をもつものであるため、透明前面基板との密着性が高いことが好ましい。具体的には、表側充填材層の２５℃雰囲気下における１８０°剥離試験において測定された透明前面基板との剥離強度が、１Ｎ／１５ｍｍ幅〜１５０Ｎ／１５ｍｍ幅の範囲内であることが好ましく、より好ましくは３Ｎ／１５ｍｍ幅〜１５０Ｎ／１５ｍｍ幅、最も好ましくは１０Ｎ／１５ｍｍ幅〜１５０Ｎ／１５ｍｍ幅の範囲内である。
【００８０】
なお、上記剥離強度は以下の試験方法により得た値とする。
試験機：エー・アンド・ディー(A＆D)株式会社製の引っ張り試験機〔機種名：テンシロン〕
測定角度：１８０°剥離
剥離速度：５０ｍｍ/ｍｉｎ
【００８１】
また、表側充填材層は密着性を長期間保持していることが好ましく、太陽電池モジュールを温度８５℃、湿度８５％の高温多湿状態にて１０００時間放置した後の２５℃雰囲気下における１８０°剥離試験において測定された透明前面基板との剥離強度が、０．５Ｎ／１５ｍｍ幅〜１４０Ｎ／１５ｍｍ幅の範囲内であることが好ましく、より好ましくは３Ｎ／１５ｍｍ幅〜１４０Ｎ／１５ｍｍ幅、さらに好ましくは１０Ｎ／１５ｍｍ幅〜１４０Ｎ／１５ｍｍ幅の範囲内である。
なお、測定方法は上述した方法と同様の方法が用いられる。
【００８２】
また、表側充填材層の厚みは、５０〜２０００μｍの範囲内であることが好ましく、特に１００〜１２５０μｍの範囲内であることが好ましい。上記範囲より薄い場合はセルを支持することができずセルの破損が生じやすくなり、上記範囲より厚い場合はモジュール重量が重くなり設置時などの作業性が悪いばかりでなく、コスト面でも不利となる場合もあるからである。
【００８３】
本発明においては、表側充填材層だけでなく、裏側充填材層も上記太陽電池モジュール用充填材を用いたものとしてもよい。この際、裏側充填材層としては、上述した表側充填材層と同様の特性を有することが好ましい。
【００８４】
本発明の太陽電池モジュールは、例えば透明前面基板、太陽電池モジュール用充填材、太陽電池素子、太陽電池モジュール用充填材、および裏面保護シート等を順次に積層し、次いで、これらを一体として、真空吸引して加熱圧着するラミネーション法等の通常の成形法を利用することにより製造することができ、各層を一体成形体として太陽電池モジュールが得られる。
【００８５】
このようなラミネーション法を用いた際のラミネート温度は、９０℃〜２３０℃の範囲内であることが好ましく、特に１１０℃〜１９０℃の範囲内とすることが好ましい。ラミネート温度が低すぎると十分に溶融せず透明前面基板、補助電極、太陽電池素子、裏面保護シートなどとの密着性が悪くなる可能性があり、ラミネート温度が高すぎると大気中の水蒸気による水架橋が進行しやすくなりゲル分率が大きくなる可能性があるからである。
ラミネート時間は、５〜６０分の範囲内が好ましく、特に８〜４０分の範囲内が好ましい。ラミネート時間が短すぎると十分に溶融せず同上の部材との密着性が悪くなる可能性があり、ラミネート時間が長すぎると工程上の問題となる場合があり、特に温度や湿度条件次第ではゲル分率の増加の要因となるからである。
また、湿度に関しては、高すぎるとゲル分率の増加につながり、低すぎると各種部材との密着性を低下させる可能性があるが、通常の大気環境下における湿度であれば特に問題は生じない。
【００８６】
本発明に用いられる透明前面基板としては、例えばガラス、フッ素系樹脂シート、耐候性フィルムとバリアフィルムとをラミネート積層した透明複合シート等を用いることができる。
【００８７】
また、本発明の太陽電池モジュールに用いられる裏面保護シートとしては、例えばアルミニウム等の金属、フッ素系樹脂シート、耐候性フィルムとバリアフィルムとをラミネート積層した複合シート等を用いることができる。
【００８８】
本発明の太陽電池モジュールにおいては、太陽光の吸収性、補強、その他等の目的のもとに、さらに、他の層を任意に加えて積層することができるものである。
【００８９】
Ｃ．太陽電池モジュール用充填材の製造方法
次に、本発明の太陽電池モジュール用充填材の製造方法について説明する。
本発明の太陽電池モジュール用充填材の製造方法は、エチレン性不飽和シラン化合物および重合用ポリエチレンを重合させてなるシラン変性樹脂を含む充填材用樹脂と、上記充填材用樹脂中に分散された核剤とを含有する太陽電池モジュール用充填材の製造方法であって、上記核剤および添加剤の少なくともいずれか一方と、密度が０．８９０ｇ／ｃｍ３〜０．９３０ｇ／ｃｍ３の範囲内であるポリエチレンとを含有するマスターバッチを用いることを特徴とするものである。
【００９０】
従来、マスターバッチを作製する際には、添加剤の分散性をよくするために、添加剤とポリエチレンを粉砕したポリエチレンパウダーとを混合する場合が多く、この際には比較的密度の高いポリエチレンを用いるのが主流であった。これは、高密度のポリエチレンの方が粉砕しやすく加工性に優れており、低コスト化が図れるからである。しかしながら、高密度のポリエチレンは結晶化しやすいという欠点があり、充填材用樹脂が白濁する要因となっていた。
本発明においては、核剤または添加剤と、比較的密度の低いポリエチレンとを含むマスターバッチを用いることにより、得られる太陽電池モジュール用充填材中に含まれるポリエチレンの平均密度を低くすることができる。よって、太陽電池モジュール用充填材に核剤が添加されていることにより結晶成長を妨げることに加えて、比較的密度の低いポリエチレンを含むマスターバッチを用いることによりポリエチレンの結晶化を妨げることができるので、温度変化が生じても白濁しにくい太陽電池モジュール用充填材を製造することが可能である。
【００９１】
本発明においては、上記「Ａ．太陽電池モジュール用充填材」の欄に記載したように、充填材用樹脂が、エチレン性不飽和シラン化合物および重合用ポリエチレンを重合させてなるシラン変性樹脂と、さらに添加用ポリエチレンとを含有することが好ましい。したがって、シラン変性樹脂と添加用ポリエチレンと核剤と、さらに必要に応じて添加剤とを混合して加熱溶融することにより太陽電池モジュール用充填材を作製することが好ましい。この際、これらの混合方法については特に限定されるものではないが、核剤および添加剤の少なくともいずれか一方については、核剤や添加剤をポリエチレンと混合させたマスターバッチが用いられる。
以下、本発明に用いられるマスターバッチ、および本発明の太陽電池モジュール用充填材の製造方法におけるその他の点について説明する。
【００９２】
１．マスターバッチ
本発明に用いられるマスターバッチは、核剤および添加剤の少なくともいずれか一方と、密度が０．８９０ｇ／ｃｍ３〜０．９３０ｇ／ｃｍ３の範囲内であるポリエチレンとを含有するものであれば特に限定されるものではない。
【００９３】
本発明におけるマスターバッチは、核剤および添加剤の含有の有無により３つの態様にわけることができる。第１の態様はマスターバッチが核剤と所定の密度のポリエチレンとを含有する核剤マスターバッチであり、第２の態様はマスターバッチが添加剤と所定の密度のポリエチレンとを含有する耐侯剤マスターバッチであり、第３の態様はマスターバッチが核剤と添加剤と所定の密度のポリエチレンとを含有する核剤入り耐侯剤マスターバッチである。核剤マスターバッチを用いる場合は、添加剤についてはそのまま混合してもよく、耐侯剤マスターバッチとして混合してもよく、また添加剤を用いなくてもよい。また、耐侯剤マスターバッチを用いる場合は、核剤についてはそのまま混合してもよく、核剤マスターバッチとして混合してもよい。
【００９４】
いずれの態様においても、マスターバッチには、密度が０．８９０ｇ／ｃｍ３〜０．９３０ｇ／ｃｍ３の範囲内であるポリエチレンが含有されており、好ましくは密度が０．８９０ｇ／ｃｍ３〜０．９２８ｇ／ｃｍ３の範囲内であるポリエチレンが含有される。上記範囲のように比較的低い密度のポリエチレンが含まれているマスターバッチを用いることにより、得られる太陽電池モジュール用充填材中に含まれるポリエチレンの平均密度を低くすることができ、ホットスポット現象が生じたときなど温度変化が生じても白濁しにくい太陽電池モジュール用充填材を得ることができるからである。
【００９５】
また、マスターバッチに含まれるポリエチレンの平均密度としては、０．８９０ｇ／ｃｍ３〜０．９３５ｇ／ｃｍ３の範囲内であることが好ましく、より好ましくは０．８９０ｇ／ｃｍ３〜０．９３０ｇ／ｃｍ３の範囲内、最も好ましくは０．８９０ｇ／ｃｍ３〜０．９２０ｇ／ｃｍ３の範囲内である。ポリエチレンの平均密度が上記範囲のように比較的低ければ、白濁しにくい太陽電池モジュール用充填材が得られるからである。
【００９６】
本発明においては、マスターバッチが上述した密度が所定の範囲であるポリエチレンを含むものであり、マスターバッチに含まれるポリエチレンの平均密度が所定の範囲であることが好ましいのであるが、このマスターバッチは、好ましいポリエチレンの平均密度を超えない範囲で比較的密度が高いポリエチレンを含有することができる。
上述したように、高密度のポリエチレンの方が粉砕しやすく加工性に優れており、低コスト化が図れる。よって、比較的密度の高いポリエチレンを粉砕してパウダーとし、この比較的密度の高いポリエチレンのパウダーと、上記の密度が所定の範囲であるポリエチレンと、核剤または添加剤とを混合してマスターバッチを作製することにより、マスターバッチの製造コストを抑えることができる。
【００９７】
なお、上記平均密度は、マスターバッチに含まれるポリエチレンのそれぞれの密度にそれぞれの含有量比を乗じて平均した値とする。
【００９８】
また、核剤マスターバッチまたは核剤入り耐侯剤マスターバッチ中の核剤の含有量としては、白濁抑制効果が得られる量であれば特に限定されるものではなく、このマスターバッチを用いて作製される太陽電池モジュール用充填材中の核剤の含有量が上記「Ａ．太陽電池モジュール用充填材」の欄に記載した所定の範囲となる量であることが好ましく、具体的には０．１重量％〜２０重量％の範囲内であることが好ましく、より好ましくは０．５重量％〜１５重量％の範囲内、最も好ましくは１重量％〜１０重量％の範囲内である。
【００９９】
耐侯剤マスターバッチまたは核剤入り耐侯剤マスターバッチ中の添加剤の含有量としては、種々の特性を付与することができる量であれば特に限定されるものではない。
【０１００】
なお、核剤および添加剤については上記「Ａ．太陽電池モジュール用充填材」の欄に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１０１】
また本発明においては、マスターバッチにシラン変性樹脂が含まれていてもよく、またマスターバッチに添加用ポリエチレンが含まれていてもよい。
【０１０２】
２．シラン変性樹脂の調製方法
次に、本発明に用いられるシラン変性樹脂の調製方法について説明する。シラン変性樹脂は、エチレン性不飽和シラン化合物と重合用ポリエチレンとラジカル発生剤との混合物を、加熱溶融混合し、エチレン性不飽和シラン化合物を重合用ポリエチレンにグラフト重合させることにより得ることができる。
【０１０３】
加熱温度は３００℃以下が好ましく、さらには２７０℃以下が好ましく、特に好ましい加熱温度は２３０℃以下である。シラン変性樹脂は、加熱によりシラノール基部分が架橋しゲル化しやすいので、上記範囲で溶融混合するのが好適である。
【０１０４】
また、得られたシラン変性樹脂をペレット化してもよい。
【０１０５】
なお、エチレン性不飽和シラン化合物、重合用ポリエチレン、ラジカル発生剤、およびシラン変性樹脂については、上記「Ａ．太陽電池モジュール用充填材」の欄に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１０６】
３．太陽電池モジュール用充填材の作製方法
次に、本発明の太陽電池モジュール用充填材の作製方法について説明する。本発明においては、例えば上記マスターバッチとシラン変性樹脂と添加用ポリエチレンとを加熱溶融することにより太陽電池モジュール用充填材を作製することができる。また、マスターバッチにシラン変性樹脂が含まれている場合は、マスターバッチと添加用ポリエチレンとを加熱溶融することにより太陽電池モジュール用充填材を作製することもできる。さらに、マスターバッチに添加用ポリエチレンが含まれている場合は、マスターバッチとシラン変性樹脂とを加熱溶融することにより太陽電池モジュール用充填材を作製することもできる。
この際、上述したようにシラン変性樹脂をペレット化し、再度加熱溶融して押出し加工することも可能であるが、押出し機のホッパ内にシラン変性樹脂と添加用ポリエチレンとマスターバッチとを混合して投入し、シリンダ内で加熱溶融することも可能であり、コストの点では後者が優れている。
【０１０７】
これらを加熱溶融混合する際の核剤マスターバッチまたは核剤入り耐侯剤マスターバッチの添加量としては、このマスターバッチを用いて作製される太陽電池モジュール用充填材中の核剤の含有量が上記「Ａ．太陽電池モジュール用充填材」の欄に記載した所定の範囲となる量であることが好ましい。具体的には、核剤マスターバッチまたは核剤入り耐侯剤マスターバッチ中の核剤の含有量によっても異なるが、樹脂主剤１００重量部に対して、通常０．０１重量部〜５５重量部の範囲内で設定され、好ましくは０．０２重量部〜１５重量部の範囲内、より好ましくは０．１重量部〜１０重量部の範囲内である。
なお、樹脂主剤とは、マスターバッチ以外の樹脂成分をいう。
【０１０８】
また、耐侯剤マスターバッチの添加量としては、特に限定されるものではない。
【０１０９】
マスターバッチやシラン変性樹脂等の加熱溶融混合方法としては、特に限定されるものではない。
また、加熱温度は３００℃以下が好ましく、さらには２７０℃以下が好ましく、特に好ましい加熱温度は２３０℃以下である。上記シラン変性樹脂は、加熱によりシラノール基部分が架橋しゲル化しやすいので、上記範囲で溶融混合するのが好適である。
再度加熱溶融する際の加熱温度は、３００℃以下が好ましく、より好ましくは２７０℃以下であり、特に好ましい加熱温度は２３０℃以下である。上述したように、シラン変性樹脂は加熱によりシラノール基部分が架橋しゲル化しやすいので、上記範囲で加熱溶融して押出すことが好ましい。
【０１１０】
本発明において、太陽電池モジュール用充填材を作製する際には、加熱溶融した後にシート状に成形してもよい。この場合には、加熱溶融後にＴダイ、インフレなどの既存の方法により、１００〜１５００μｍの厚みのシート状に成形し、太陽電池モジュール用充填材とすることができる。
【０１１１】
なお、添加用ポリエチレンについては上記「Ａ．太陽電池モジュール用充填材」の欄に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１１２】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【０１１３】
以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに説明する。
［実施例１］
（シラン変性樹脂の調製）
密度０．８９８ｇ／ｃｍ３のメタロセン直鎖状低密度ポリエチレン（以下、ＬＬＤＰＥと称する。）１００重量部に対し、ビニルトリメトキシシラン２．５重量部と、ラジカル発生剤（反応触媒）としてのジクミルパーオキサイド０．１重量部とを混合し、２００℃で溶融、混練し、シラン変性樹脂を得た。
【０１１４】
（太陽電池モジュール用充填材の作製）
密度０．９２０ｇ／ｃｍ３のメタロセン直鎖状低密度ポリエチレン１００重量部に対して、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤３．７５重量部と、ヒンダードアミン系光安定化剤１０重量部と、リン系熱安定化剤０．５重量部とを混合して溶融、加工しペレット化した耐候剤マスターバッチを予め作製した。また、密度０．９２０ｇ／ｃｍ３のメタロセン直鎖状低密度ポリエチレンとソルビトール系核剤とを混合して溶融、加工しペレット化した核剤マスターバッチを予め作製した。この際、核剤マスターバッチ中のソルビトール系核剤の添加量は５重量％とした。
【０１１５】
上記シラン変性樹脂２０重量部に対して、上記耐候剤マスターバッチ５重量部と、上記核剤マスターバッチ１重量部と、添加用ポリエチレンとしての密度０．９００ｇ／ｃｍ３のメタロセン直鎖状低密度ポリエチレン８０重量部とを混合したものをφ１５０ｍｍ押出し機、１０００ｍｍ幅のＴダイスを有するフィルム成形機を用いて、押出し温度２３０℃、引き取り速度２．３ｍ／ｍｉｎで総厚４００μｍの太陽電池モジュール用充填材を作製した。得られた太陽電池モジュール用充填材中の核剤の含有量は、０．０４７重量％であった。
【０１１６】
（太陽電池モジュールの作製）
厚み３ｍｍのガラス板（透明前面基板）と、厚み４００μｍの上記太陽電池モジュール用充填材と、多結晶シリコンからなる太陽電池素子と、厚み４００μｍの上記太陽電池モジュール用充填材と、厚み３８μｍのポリフッ化ビニル系樹脂シート（ＰＶＦ）、厚み３０μｍのポリエチレンテレフタレートシートおよび厚み３８μｍのポリフッ化ビニル系樹脂シート（ＰＶＦ）からなる積層シート（裏面保護シート）とをこの順に積層し、太陽電池素子面を上に向けて、太陽電池モジュールの製造用の真空ラミネータにて１５０℃で１５分間圧着して、太陽電池モジュールを作製した。
【０１１７】
［実施例２］
密度０．９００ｇ／ｃｍ３のメタロセン直鎖状低密度ポリエチレン１００重量部に対して、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤３．７５重量部と、ヒンダードアミン系光安定化剤１０重量部と、リン系熱安定化剤０．５重量部とを混合して溶融、加工しペレット化した耐候剤マスターバッチを予め作製した。また、密度０．９００ｇ／ｃｍ３のメタロセン直鎖状低密度ポリエチレンとソルビトール系核剤とを混合して溶融、加工しペレット化した核剤マスターバッチを予め作製した。この際、核剤マスターバッチ中のソルビトール系核剤の添加量は５重量％とした。
【０１１８】
実施例１で用いたシラン変性樹脂２０重量部に対して、上記耐候剤マスターバッチ５重量部と、上記核剤マスターバッチ１重量部と、添加用ポリエチレンとしての密度０．９００ｇ／ｃｍ３のメタロセン直鎖状低密度ポリエチレン８０重量部とを混合し、実施例１と同様の方法で太陽電池モジュール用充填材を作製した。得られた太陽電池モジュール用充填材中の核剤の含有量は、０．０４７重量％であった。
そして、実施例１と同様の方法により太陽電池モジュールを作製した。
【０１１９】
［実施例３〜５］
核剤マスターバッチの種類、ならびに、シラン変性樹脂、添加用ポリエチレン、耐候剤マスターバッチの種類およびこれらの添加量については実施例２と同様にし、核剤マスターバッチ中のソルビトール系核剤の添加量、および核剤マスターバッチの添加量を下記表１に示すように変更して、実施例２と同様の方法により太陽電池モジュール用充填材を作製した。また、得られた太陽電池モジュール用充填材中の核剤の含有量を下記表１に示す。
そして、実施例１と同様の方法により太陽電池モジュールを作製した。
【０１２０】
【表１】
2006245503.tif 000002
【０１２１】
［実施例６］
添加用ポリエチレン８０重量部の替わりに、酢酸ビニル（ＶＡ）含量１２％、密度０．９３０ｇ／ｃｍ３のエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）８０重量部を使用した以外は、実施例２と同様にして太陽電池モジュール用充填材および太陽電池モジュールを作製した。
【０１２２】
［実施例７］
（シラン変性樹脂の調製）
密度０．９１０ｇ／ｃｍ３のメタロセン直鎖状低密度ポリエチレン（以下、ＬＬＤＰＥと称する。）１００重量部に対し、ビニルトリメトキシシラン２．５重量部と、ラジカル発生剤（反応触媒）としてのジクミルパーオキサイド０．１重量部とを混合し、２００℃で溶融、混練し、シラン変性樹脂を得た。
【０１２３】
（太陽電池モジュール用充填材の作製）
密度０．９４０ｇ／ｃｍ３の中密度ポリエチレン１００重量部に対して、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤３．７５重量部と、ヒンダードアミン系光安定化剤１０重量部と、リン系熱安定化剤０．５重量部とを混合して溶融、加工しペレット化した耐候剤マスターバッチを予め作製した。また、密度０．９４０ｇ／ｃｍ３の中密度ポリエチレンとソルビトール系核剤とを混合して溶融、加工しペレット化した核剤マスターバッチを予め作製した。この際、核剤マスターバッチ中のソルビトール系核剤の添加量は５重量％とした。
【０１２４】
上記シラン変性樹脂２０重量部に対して、上記耐候剤マスターバッチ５重量部と、上記核剤マスターバッチ１重量部と、添加用ポリエチレンとしての密度０．９４０ｇ／ｃｍ３の中密度ポリエチレン８０重量部とを混合したものをφ１５０ｍｍ押出し機、１０００ｍｍ幅のＴダイスを有するフィルム成形機を用いて、押出し温度２３０℃、引き取り速度２．３ｍ／ｍｉｎで総厚４００μｍの太陽電池モジュール用充填材を作製した。得られた太陽電池モジュール用充填材中の核剤の含有量は、０．０４７重量％であった。
【０１２５】
（太陽電池モジュールの作製）
実施例１と同様の方法により太陽電池モジュールを作製した。
【０１２６】
［比較例１］
（シラン変性樹脂の調製）
密度０．９１０ｇ／ｃｍ３のメタロセン直鎖状低密度ポリエチレン（以下、ＬＬＤＰＥと称する。）１００重量部に対し、ビニルトリメトキシシラン２．５重量部と、ラジカル発生剤（反応触媒）としてのジクミルパーオキサイド０．１重量部とを混合し、２００℃で溶融、混練し、シラン変性樹脂を得た。
【０１２７】
（太陽電池モジュール用充填材の作製）
密度０．９４０ｇ／ｃｍ３の中密度ポリエチレン１００重量部に対して、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤３．７５重量部と、ヒンダードアミン系光安定化剤１０重量部と、リン系熱安定化剤２０重量部とを混合して溶融、加工しペレット化した耐候剤マスターバッチを予め作製した。
【０１２８】
上記シラン変性樹脂２０重量部に対して、上記耐候剤マスターバッチ５重量部と、添加用ポリエチレンとしての密度０．９４０ｇ／ｃｍ３の中密度ポリエチレン８０重量部とを混合したものをφ１５０ｍｍ押出し機、１０００ｍｍ幅のＴダイスを有するフィルム成形機を用いて、押出し温度２３０℃、引き取り速度２．３ｍ／ｍｉｎで総厚４００μｍの太陽電池モジュール用充填材を作製した。
【０１２９】
（太陽電池モジュールの作製）
実施例１と同様の方法により太陽電池モジュールを作製した。
【０１３０】
［特性の評価］
実施例１〜７および比較例１における太陽電池モジュール用充填材および太陽電池モジュールについて、下記の試験を行った。各試験の測定結果を下記表２に示す。
【０１３１】
（１）ヘイズの測定
（室温放置）
太陽電池モジュール用充填材について、スガ試験機（株）製 ＳＭカラーコンピュータ（ＳＭ−Ｃ）によりヘイズ（％）を測定した。具体的には、太陽電池モジュール用充填材を、表裏全光線透過率９１％、ヘイズ０．２％、厚み３ｍｍの青板フロートガラスで挟みこみ、太陽電池モジュール製造用の真空ラミネータにより１５０℃で１５分間圧着した後、室温（２５℃）で放置することにより冷却して、ヘイズ測定用のサンプルを作製し、このサンプルについてヘイズを測定した。
【０１３２】
（急冷）
上記のヘイズ測定用のサンプルを１５０℃のオーブンに１時間投入し、取出した後、即座に−２０℃の冷凍庫に投入して１０分間放置した。冷凍庫から取り出し、室温（２５℃）で放置し、サンプル温度が室温になった後にスガ試験機（株）製 ＳＭカラーコンピュータ（ＳＭ−Ｃ）によりヘイズを測定した。
【０１３３】
（徐冷）
上記のヘイズ測定用のサンプルを１５０℃のオーブンに１時間投入した後、オーブンの設定温度を徐々に下げ、冷却速度１℃／ｍｉｎで室温（２５℃）まで冷却した。その後、スガ試験機（株）製 ＳＭカラーコンピュータ（ＳＭ−Ｃ）によりヘイズを測定した。
【０１３４】
（２）密着性の測定
太陽電池モジュールの製造直後と、温度８５℃、湿度８５％の高温多湿状態にて１０００時間放置した後の、太陽電池モジュール用充填材層と透明前面基板との室温（２５℃）下での剥離強度（Ｎ／１５ｍｍ幅）を測定した。
【０１３５】
（３）ホットスポット試験
太陽電池モジュールについてＪＩＳ規格Ｃ８９１７に基づいてホットスポット試験を行い、試験後の外観を評価した。
【０１３６】
（４）平均赤外線透過率の測定
ＦＴ−ＩＲ６１０（日本分光株式会社製）を用いて、赤外分光法により透過法によって赤外吸収スペクトルを測定し、得られた赤外吸収スペクトルの波長１５０００ｎｍ〜２５０００ｎｍにおける１ｎｍ毎の透過率を加算し、平均した値を平均赤外線透過率とした。
【０１３７】
【表２】
2006245503.tif 000003
【０１３８】
表２から明らかなように、実施例１〜７における太陽電池モジュール用充填材のヘイズは冷却速度による違いが少なく、また実施例１〜７における太陽電池モジュールでは比較例１に比べてホットスポット試験後に白濁が生じにくかった。また、実施例１〜４，６，７の太陽電池モジュール用充填材は、室温（２５℃）下における透明前面基板との密着性に優れていた。一方、実施例５における太陽電池モジュール用充填材では、核剤の添加量が多かったため、高温高湿試験後に透明前面基板との密着性が悪くなった。
これに対し、比較例１における太陽電池モジュールでは、太陽電池モジュール用充填材に核剤を用いなかったため、ホットスポット試験後に白濁した。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】本発明の太陽電池モジュールの一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【０１４０】
４ａ  …  表側充填材層
Ｔ  …  太陽電池モジュール
【図１】
2006245503.tif 000004